第1章 虚拟化技术

1、第一章 虚拟化技术简介北京西普阳光教育科技股份有限公司授课讲师：顾军林目 录ContentsKVM虚拟化技术的未来虚拟化技术分类0501红帽RHEV虚拟化系统简介Xen虚拟化技术简介0602RHEV虚拟化技术的优缺点Xen虚拟化技术的优缺点070308其他虚拟化技术介绍04KVM虚拟化技术简介01虚拟化技术分类虚拟化如图所示，我们可以将一般的计算模型抽象成为一定的物理资源和运行于之上的计算元件，它们之间通过定义的物理资源接口进行交互。虚拟化是一种方法，本质上讲是指从逻辑角度而不是物理角度来对资源进行配置，是从单一的逻辑角度来看待不同的物理资源的方法。虚拟化是一种逻辑角度出发的资源配置技术，是物

2、理实际的逻辑抽象。资源资源计算元件计算元件计算元件计算元件计算元件虚拟化技术简介虚拟化技术的分类CPU虚拟化CPU的虚拟化技术是一种硬件方案，支持虚拟技术的CPU带有特别优化过的指令集来控制虚拟过程，通过这些指令集，VMM会很容易提高性能。01服务器虚拟化 服务器虚拟化能够通过区分资源的优先次序，并随时随地将服务器资源分配给最需要它们的工作负载来简化管理和提高效率，从而减少为单个工作负载峰值而储备的资源。02存储虚拟化 虚拟存储设备需要通过大规模的raid子系统和多个I/O通道连接到服务器上，智能控制器提供LUN访问控制、缓存和其他如数据复制等管理功能。03虚拟化网络虚拟化 网络虚拟化整合后的

3、设备组成了一个逻辑单元，在网络中表现为一个网元节点，管理简单化、配置简单化、可跨设备链路聚合，极大简化网络架构，同时进一步增强冗余可靠性。04应用虚拟化 应用虚拟化通常包括两层含义，一是应用软件的虚拟化，一是桌面的虚拟化。0502XEN虚拟化技术简介如图显示的是一个典型的Xen虚拟化技术架构硬件系统输入输出设备内存处理器Xen Hypervisor虚拟机0（特殊）虚拟硬件虚拟机0（特殊）虚拟硬件虚拟机0（特殊）虚拟硬件XEN虚拟化技术简介XEN虚拟化技术的优缺点Xen虚拟化技术的优点： (1)Xen构建于开源的虚拟机管理程序上，结合使用半虚拟化和硬件协助的虚拟化。操作系统与虚拟化平台之间的这种

4、协作支持开发一个较简单的虚拟机管理程序来提供高度优化的性能。(2) Xen提供了复杂的工作负载均衡功能，可捕获CPU、内存、磁盘I/O和网络I/O数据，它提供了两种优化模式：一种针对性能，另一种针对密度。(3) Xen利用一种名为Citrix Storage Link 的独特的存储集成功能。使用Citrix StorageLink，系统管理员可直接利用来自HP、Dell Equal Logic、NetApp、EMC等公司的存储产品。(4) Xen包含多核处理器支持、实时迁移、物理服务器到虚拟机转换（P2V）和虚拟到虚拟转换（V2V）工具。集中化的多服务器管理、实时性能监控，以及Windows和

5、Linux的快速性能。XEN虚拟化技术的优缺点(1) Xen会占用相对较大的空间，且依赖于0号虚拟机中的Linux操作系统。Xen虚拟化技术的缺点：(2) Xen依靠第三方解决方案来管理硬件设备驱动程序、存储、备份和恢复，以及容错任何具有高I/O速率的操作或任何会吞噬资源的操作都会使Xen陷入困境，使其他虚拟机缺乏资源。(3) Xen缺少802.1Q 虚拟局域网（VLAN）中继，出于安全考虑，它没有提供目录服务集成、基于角色的访问控制、安全日志记录和审计或管理操作。(4) Xen目前最大的困难在于Linux内核社区的，导致XEN相关的内核改动一直不能顺利进入内核源代码，从而无法及时得到内核最新

6、开发成果的支持。03KVM虚拟化技术简介如图所示为KVM架构Linux（Host）硬件系统输入输出设备内存处理器KVM模块虚拟机1虚拟硬件虚拟机1虚拟硬件KVM虚拟化技术简介KVM虚拟化技术的优势(1)开源KVM 一个开源项目，这就决定了KVM一直是开放的姿态，许多虚拟化的新技术都是首先在KVM上应用，再到其他虚拟化引擎上推广。KVM吸引许多人使用的一个动因就是性能，在同样的硬件条件下，能提供更好的虚拟机性能，主要是因为KVM架构简单，代码只有2万行，一开始就支持硬件虚拟化，这些技术特点保证了KVM的性能。(2)性能(3)免费KVM因为是开源项目，绝大部分KVM的解决方案都是免费方案，随着KV

7、M的发展，KVM虚拟机越来越稳定，兼容性也越来越好，因而也就得到越来越多的应用。(4)技术支持免费并不意味着KVM没有技术支持。在KVM的开源社区，数量巨大的KVM技术支持者都可以提供KVM技术支持。另外，如果需要商业级支持，也可以购买红帽公司的服务。04红帽RHEV虚拟化系统简介RHEV(Red Hat Enterprise Virtualization)红帽企业虚拟化，是一个服务器虚拟化的管理平台。由RHEV-M(Manager)、RHEV-H(Hypersior)和存储组成，能够简便、集中的对KVM虚拟机进行创建、删除、迁移、快照等操作，实现企业服务器物理资源的充分使用。是一种非常适合中

8、小型企业的虚拟化解决方案。其组成如下图所示：RHEV-HStorageRHEV-MISODataRHEV-HRHEV-H红帽RHEV虚拟化系统简介红帽RHEV虚拟化系统架构RHEV架构包括：LDAP/IPA/AD、Web Service、PostgreSQL、VDSM、Jboss。RHEV虚拟化技术的优缺点Xen虚拟化技术的优点： (1)性能和可扩展性：为实现企业级的虚拟化应用程序，如Oracle、SAP和Microsoft Exchange，为其提供领先的性能和可扩展性。(2)安全性：业界领先的安全性，在安全增强型红帽企业Linux内核基础上构建。(3)企业功能：业虚拟化管理功能，包括实时迁

9、移、高可用性、负载均衡、节能等。(4)灵活性：通过消除桌面操作系统和基础硬件之间的依赖性，实现业务灵活性和连续性。(5)成本优势：与其他解决方案相比较，凭借红帽软件订阅模式的强大功能，能够以更低的购置和总拥有成本获得相同或更好的功能集，从而获得收益。RHEV虚拟化技术的优缺点Xen虚拟化技术的缺点： (1)技术不成熟：KVM的出现不过三四年时间，在可用资源、平台支持、管理工具、实施经验方面当然不能与出现8年之久的Xen相比。(2)需要Windows支持；KVM3.0之前的RHEV-M管理程序需要Windows支持，这是KVM在部署过程中最大的障碍，RedHat公司已经意识到这个问题的严重性，从

10、KVM3.0开始，开发出基于Linux的RHEV-M，取消了其只能运行于Windows服务器上的尴尬，这一改动得到大量Linux用户的支持。(3)管理的物理服务器数量少，每台M端只能管理500台以内的H端服务器。05其他虚拟化技术介绍VMwareVMware公司创办于1998年，从公司的名称就可以看出，这是一家专注于提供虚拟化解决方案的公司。VMware公司很早就预见到了虚拟化在未来数据中心中的核心地位，有针对性的开发虚拟化软件，从而抓住了21世纪初虚拟化兴起的大潮，成为了虚拟化业界的标杆。下面是VMware主要产品的简单介绍。(1)VMware WorkstationVMware Works

11、tation是VMware公司销售的运行于台式机和工作站上的虚拟化软件，也是VMware公司第一个面市的产品（1999年5月）。该产品最早采用了VMware在业界知名的二进制翻译技术，在x86 CPU硬件虚拟化技术还未出现之前，为客户提供了纯粹的基于软件的全虚拟化解决方案。（2）VMware ESX ServerESX服务器（一种能直接在硬件上运行的企业级的虚拟平台），虚拟的SMP，它能让一个虚拟机同时使用四个物理处理器，和VMFS一样，它能使多个ESX服务器分享块存储器。Virtual BoxOracle VirtualBox是由德国InnoTek软件公司出品的虚拟机软件，现在由甲骨文公司进

12、行开发，是甲骨文公司xVM虚拟化平台技术的一部分。它提供使用者在32位或64位的Windows、Solaris及Linux操作系统上虚拟其他X86的操作系统。使用者可以在VirtualBox上安装并执行Solaris、Windows、DOS、Linux、OS/2 Warp、OpenBSD及FreeBSD等操作系统作为客户端操作系统。最新的VirtualBox还支持运行Android4.0系统。Hyper-VHyper-V是微软提出的一种系统管理程序虚拟化技术。Hyper-V设计的目的是为广泛的用户提供更为熟悉及成本效益更高的虚拟化基础设施软件，这样可以降低运作成本、提高硬件利用率、优化基础设施并提高服务器的可用性。Hyper-V的设计借鉴了Xen，采用微内核的架构，兼顾了安全性和性能的要求。Hyper-V底层的Hypervisor运行在最高的级别下，微软将其称为ring-1（而Intel也将其称为root mode），而虚拟机的操作系统内核和驱动运行在ring